数字电子技术_05触发器

1、2022-3-512022-3-52触发器是构成时序逻辑电路的基本单元电路。触发器具有记忆功能，能存储一位二进制数码。触发器有三个基本特性： （1）有两个稳态，可分别表示二进制数码0和1，无外触发时可维持稳态； （2）外触发下，两个稳态可相互转换（称翻转）； （3）有两个互补输出端。 以下按触发器的电路结构、触发方式、逻辑功能分别进行介绍。2022-3-53图5-1与非门组成的基本RS触发器 （a） 逻辑电路 （b）逻辑符号 1状态：Q1、 Q 0 0状态：Q0、 Q 1Reset为置0端（或复位端） Set为置1端（或置位端）非号“”：表示低电平有效表 示 低 电平有效1. 电路组成及逻辑符

2、号 5.2.15.2.1 与非门实现的基本与非门实现的基本RS触发器触发器 2. 2. 工作原理工作原理表 5-1 与非门组成的基本RS触发器的功能表3. 3. 功能表功能表 2022-3-554 4状态转换表（特性表）状态转换表（特性表）现态：指触发器输入信号变化前的状态，用现态：指触发器输入信号变化前的状态，用Qn表示；表示；次态：指触发器输入信号变化后的状态，用次态：指触发器输入信号变化后的状态，用Qn+1表示。表示。特性表：次态特性表：次态Qn+1与输入信号和现态与输入信号和现态Qn之间关系的真值之间关系的真值表表。与非门组成的基本RS触发器的状态转换表 2022-3-56nnRQSQ

3、15. 特征方程式特征方程式 据表据表5-1画出卡诺图如图画出卡诺图如图5.2所示，所示， 化简得：化简得：R+S=1 (约束条件约束条件)SQnR0001010011101110图图5.2 卡诺图卡诺图2022-3-576. 状态转换图（简称状状态转换图（简称状态图）态图） 如图如图5.3所示。图中所示。图中, 圆圈表示状态的个数，圆圈表示状态的个数，箭头表示状态转换的箭头表示状态转换的方向，箭头线上标注方向，箭头线上标注的触发信号取值表示的触发信号取值表示状态转换的条件状态转换的条件。 01R S 1R 1S R 1S 0R 0图图5.3 状态图状态图2022-3-58通常用虚线或阴影表示

4、触发器处于通常用虚线或阴影表示触发器处于不定状态不定状态。 2022-3-59触发器的触发器的不定状态不定状态有两种含义：有两种含义：一、一、Q= Q =1时，时，触发器既不是触发器既不是0状态，也不是状态，也不是1状态；状态；二、二、R、S 同时从同时从0回到回到1时，时，触发器的新状态不能预先确定。触发器的新状态不能预先确定。2022-3-510利用基本利用基本RS触发器的记忆功能触发器的记忆功能消除机械开关振动引起的干扰脉冲。消除机械开关振动引起的干扰脉冲。 图5-4 机械开关 （a）电路 (b)输出电压波形2022-3-511图5-5利用基本RS触发器消除机械开关振动的影响（a）电路

5、（b）电压波形2022-3-512 基本RS触发器的触发方式（动作特点）：逻辑电平直接触发。（由输入信号直接控制） 在实际工作中，要求触发器按统一的节拍进行状态更新。措施： 同步触发器（时钟触发器或钟控触发器）：具有时钟脉冲CP控制的触发器。该触发器状态的改变与时钟脉冲同步。 CP：控制时序电路工作节奏的固定频率的脉冲信号，一般是矩形波。 同步触发器的状态更新时刻：受CP输入控制。 触发器更新为何种状态：由触发输入信号决定。2022-3-5131.电路组成及逻辑符号图5-6 同步RS触发器 （a） 逻辑电路 （b）逻辑符号 在CP=0期间，G3、G4被封锁，触发器状态不变。在CP=1期间，由R

6、和S端信号决定触发器的输出状态。结论：触发器的动作时间是由时钟脉冲CP控制的。 触发方式：电平触发方式 只有CP=1时（高电平有效），触发器的状态才由输入信号R和S来决定。 2022-3-5142.2.特征方程特征方程 Qn+1=S+ Qn RS=0 (约束条件)3. 3. 功能表功能表（在CP=1期间有效）现态：CP脉冲作用前触发器的原状态，用Qn表示；次态：CP脉冲作用后触发器的新状态，用Qn+1表示。表5-2 同步RS触发器功能表R为高电平有效触发 S为高电平有效触发 R、S不允许同时有效R2022-3-5154. 工作波形（又称为时序图， ） 图5-7 同步RS触发器的时序图 2022

7、-3-516同步触发器在一个CP脉冲作用后，出现两次或两次以上翻转的现象称为空翻。图5-8 同步RS触发器的空翻现象 下面介绍几种能克服空翻的触发器。2022-3-5171.电路组成及逻辑符号图5-9 主从JK触发器 （a） 逻辑电路 （b）逻辑符号 从触发器：同步RS触发器（FF1），其状态由主触发器的状态决定 主触发器：同步RS触发器（FF2），其状态由输入信号决定 表 示 主 从触发方式 表示触发器靠CP下降沿触发 2022-3-5182. 工作原理(仿真运行图49)（1）当CP=1时，从触发器FF1的输出状态保持不变，主触发器FF2的输出状态由R和S来决定。（2）当CP由1跳到0时（或

8、称CP脉冲下降沿到来时），主触发器FF2的输出状态保持不变，从触发器FF1的输出状态由FF2的状态决定。此时，由于CP=0，输入信号R和S被封锁。 可知，主从触发器分两步工作：第一步，CP=1期间，主触发器的输出状态由输入信号R和S的状态确定，从触发器的输出状态保持不变。第二步，当CP从1变为0时，主触发器的输出状态送入从触发器中，从触发器的输出状态由主触发器当时的状态决定。在CP=0期间，由于主触发器的输出状态保持不变，因而受其控制的从触发器的状态也保持不变。 触发方式：主从触发方式（CP下降沿有效）。主从触发器状态的更新只发生在CP脉冲的下降沿，触发器的新状态由CP脉冲下降沿到来之前的R、

9、S信号决定。 优点：克服了空翻，提高了工作的可靠性。 2022-3-5193. 功能表（只在CP从1变为0时有效）表5-3 主从JK触发器功能表 4. 状态转换表 表5-4 JK触发器状态转换表 2022-3-5205. 特性方程6. 状态转换图 图5-9 JK触发器的状态转换图 2022-3-5217.7.时序图时序图（以（以CP下降沿触发的下降沿触发的JK触发器为例）触发器为例）图5-10 JK触发器的时序图 2022-3-522边沿触发器：靠CP脉冲上升沿或下降沿进行触发。正边沿触发器：靠CP脉冲上升沿触发。负边沿触发器：靠CP脉冲下降沿触发。触发方式：边沿触发方式。可提高触发器工作的可

10、靠性，增强抗干扰能力。 图5-11 维持-阻塞D触发器 （a） 逻辑电路 （b）逻辑符号表示触发器靠CP上升沿触发 表示CP为边 沿 触 发方式 1.维持-阻塞D触发器电路组成及逻辑符号2022-3-5232. 工作原理（1）当CP=0时，G3、G4被封锁，触发器的输出状态保持不变。（2）当CP从0变为1时，G3、G4打开，它们的输出由G5、G6决定。此瞬间，若D=0，触发器被置为0状态；若D=1，触发器被置为1状态。（3）当CP从0变为1之后，虽然CP=1，门G3、G4是打开的，但由于电路中几条反馈线的维持阻塞作用，输入信号D的变化不会影响触发器的置1和置0，使触发器能够可靠地置1和置0。因

11、此，该触发器称为维持阻塞触发器。 可见，该触发器的触发方式为：在CP脉冲上升沿到来之前接受D输入信号，当CP从0变为1时，触发器的输出状态将由CP上升沿到来之前一瞬间D的状态决定。 由于触发器接受输入信号及状态的翻转均是在CP脉冲上升沿前后完成的，故称为边沿触发器。 2022-3-524 DQnQn+1000010101111表5-5 D触发器的状态转换表 4.特性方程 Qn+1=D 5. 状态转换图 图5-12 D触发器的状态转换图 2022-3-5256. 时序图 图5-13维持阻塞边沿D触发器时序图 当CP从0变为1时，Q将由CP上升沿到来之前一瞬间D的状态决定。 2022-3-526表

12、5-9 T触发器的功能表 1.功能表 2. 状态转换表 表5-10 T触发器的状态转换表 5.5.1 T触发器触发器 （具有保持和翻转功能）。 2022-3-5273. 特性方程4. 状态转换图 图5-21 T触发器的状态转换图 令JK触发器的JKT，就可实现T触发器。 图5-22 JK触发器接成T触发器 2022-3-528 （1）T触发器的功能 把T=1时的T触发器称为计数型触发器，又叫做T触发器。 每来一个CP脉冲，T触发器就翻转一次，显然能实现计数功能。 表4-11 T触发器的状态转换表特性方程为 5.5.2 T触发器触发器 2022-3-529（2）JK触发器的计数形式令JK触发器的

13、J= K =1，就可以构成T触发器。 图5-23 JK触发器的计数形式 （a）电路 （b）工作波形 2022-3-530（3）D触发器的计数形式 令D=Qn，D触发器就可以构成T触发器。 图5-24 接成计数形式的D触发器（a）电路 （b）工作波形 2022-3-531 1.触发器是具有记忆功能的的逻辑电路，每个触发器能存储一位二进制数据。 2.按照逻辑电路结构的不同，可以把触发器分为基本RS触发器、同步RS触发器、主从触发器和边沿触发器。 按照触发方式不同，可以把触发器分为异步电平触发、同步电平触发、主从触发、边沿触发。 按照逻辑功能不同，可以把触发器分为RS触发器、JK触发器、D触发器、T

14、触发器和T触发器。2022-3-532 3. RS触发器具有约束条件。 T 触发器和D触发器比较简单。 T触发器是一种计数型触发器。 JK触发器是多功能触发器，它可以方便地构成D触发器、T触发器和T触发器。 4. 描述触发器逻辑功能的方法有功能表、状态转换表、特性方程、状态转换图和时序图。 5. 集成触发器产品通常为D触发器和JK触发器。在选用集成触发器时，不仅要知道它的逻辑功能，还必须知道它的触发方式，只有这样，才能正确的使用好触发器。 2022-3-533 逻辑符号 “”表示边沿触发方式, “”表示主从触发方式, 非号“”：表示低电平有效, 加小圆圈“”：表示低电平有效触发或下降沿有效触发, 不加小圆圈“”：表示高电平有效触发或上升沿有效触发 。总结：触发器的两要素总结：触发器的两要素1逻辑功能 描述方法：逻辑符号、特性表、驱动表、特性方程 2022-3-534 特性表 DQnQn+10000101011112022-3-535 驱动表 特性方程 2022-3-536 (1) 基本RS触发器 直接电平触发（低电平有效/高电平有效），无CP2. 触发方式 (2) 同步触发 CP的（高/低）电平期间触发， 在整个电平期间接收信号RS/JK/D/T， 在整个电平期间状态相应更新，所以存在空翻。 (3) 边沿触发 只